WO2013107969A1 - Apparatus using electromagnetic waves to detect the motion of a masked body - Google Patents

Apparatus using electromagnetic waves to detect the motion of a masked body Download PDF

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WO2013107969A1
WO2013107969A1 PCT/FR2013/050074 FR2013050074W WO2013107969A1 WO 2013107969 A1 WO2013107969 A1 WO 2013107969A1 FR 2013050074 W FR2013050074 W FR 2013050074W WO 2013107969 A1 WO2013107969 A1 WO 2013107969A1
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detection
load
frequency
primary
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PCT/FR2013/050074
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Florent Christophe
François Issac
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    • G01S7/4004Means for monitoring or calibrating of parts of a radar system
    • G01S7/4017Means for monitoring or calibrating of parts of a radar system of HF systems

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for electromagnetic wave detecting movement of a masked body in view within a load.
  • Some methods that are used for such controls include manual search, the use of screening dogs, the use of acoustic sensors, x-ray radiography, or the analysis of fumes gas from the load. But these methods have the following disadvantages, which vary according to the method used and the circumstances in which the control is carried out:
  • the duration of the control can be long, and incompatible with a flow of loads passing through the control point;
  • the detection may be unreliable or based on the interpretation of images by an operator, or have a false alarm rate which is high;
  • control can be dangerous for an operator of its implementation, or for the sought-after persons, in particular when ionizing radiations are used;
  • the execution of the control may require access to the interior of the load, for an operator or a detection probe that must be placed there.
  • Document US Pat. No. 6,031,482 proposes a radar system for detecting and locating an individual by virtue of his or her only respiratory movements, for example for a victim who is buried by an avalanche of snow.
  • the detection sensitivity is not sufficient to be applied to certain loadings, especially when the content of the load is unknown and heterogeneous or that its envelope is partially metallic.
  • an object of the present invention is to provide a new motion detection means inside a load, which does not have the disadvantages of known systems or for which these disadvantages are reduced.
  • a first object of the invention is to provide a means of detection that is compatible with variable load configurations and sizes.
  • the detection means is sought to be effective when a charge is contained in a metal casing that has openings that are small or restricted for penetration by electromagnetic radiation.
  • a second object of the invention is to provide a detection means which does not depend on the interpretation capabilities of an operator, and does not present a danger for an operator in charge of supervising the detection.
  • a third object of the invention is to detect a body movement inside a load with high detection reliability, especially with respect to parasitic sources of motion or radiation that may be present at the same time. outside of the load.
  • the invention provides an apparatus for electromagnetic wave detection, movement of a body which is masked in view in a load at least partially transparent to electromagnetic waves.
  • the detection apparatus comprises:
  • an enclosure device which is adapted to contain the load and to form a Faraday cage around the load
  • a radiofrequency transceiver system which is adapted to produce primary electromagnetic radiation within the Faraday cage and the charging, and for detecting at least one secondary electromagnetic radiation generated from the primary radiation by a motion occurring in the shipment;
  • a spectral analysis system which is connected at the input to a detection output of the transceiver system, and which is adapted to produce an alarm signal when the secondary radiation has spectral characteristics which are included in a memorized detection target.
  • the frequency of the primary radiation is adapted so that the Faraday cage and the loading have dimensions able to reverberate the primary and secondary radiations.
  • the spectral analysis system is adapted to analyze the secondary radiation in two spectral intervals which are each between 0.1 Hz and 100 Hz from the frequency of the primary radiation on each side thereof.
  • the load to be controlled is enclosed within an enclosure acting Faraday cage during the control.
  • Such a configuration constitutes at least partial electromagnetic insulation between the inside and the outside of the enclosure, from which the following advantages result:
  • the electromagnetic radiation that is used for the detection is produced inside the enclosure and remains confined within it, so that the constraints of the radio regulations are reduced, and a control operator who is located outside the enclosure is not exposed to radiation;
  • the useful radiation, primary and secondary, which are confined in the enclosure are less sensitive to sources of movement, vibration, or parasitic radiation that may be present outside the enclosure;
  • the confinement of the radiation reduces the radiative losses in the environment, so that a power supply which is reduced is sufficient to produce a radiation intensity fixed in the chamber, and adapted with respect to the sensitivity of the detection.
  • the enclosure is reverberant for the confined radiation, so that the primary and secondary radiation are reflected in all directions within the enclosure.
  • the radiation can enter and leave parts of the load, even if they are located in shadows with respect to direct exposure to the transceiver system.
  • the load can be protected by a metal envelope that has only a reduced opening, or the The body may itself be contained in a metal container which has only a small opening. It is then exposed to a part of the primary radiation, thanks to the isotropy or quasi-isotropy of the circulation of radiation in the enclosure.
  • the secondary radiation that is generated by the movement of the body inside the container or envelope, diffuses out of the container or envelope by its opening and then reaches the receiving system after multiple reflections on the walls of the enclosure, inside it.
  • an enclosure is reverberant for radiation when this radiation is propagated by successive reflections on the walls of the enclosure, at the inside of it.
  • the radiation is then distributed quasi-isotropically throughout the internal volume of the chamber and passes at each point of this volume in a multiplicity of propagation directions.
  • the enclosure preferably has internal dimensions which are much greater than the wavelength of the radiation, for example in a ratio of one or more tens.
  • the isotropy of the radiation distribution in the internal volume of the chamber can be improved by changing the frequency of this radiation, so as to eliminate areas of residual shadows.
  • the primary radiation is that produced by the emission system inside the enclosure, directly or after having undergone reflections inside the reverberant enclosure.
  • the secondary radiation results from the interaction between the primary radiation and the mobile part which is possibly present inside the enclosure. Its intensity can be very low. Pragmatically, it can be assumed that the secondary radiation has a frequency deviation with the primary radiation which is included in the spectral analysis range of the detection systems used.
  • the target of detecting a set of predetermined spectral characteristics which are examined for secondary radiation, and which correspond to a type sought for the motion source.
  • the detection target corresponds to movements that would be generated by moving parts of the body.
  • the body that is possibly present in the loading is detected by modifications of some of the spectral characteristics of the secondary radiation, which are caused by movements of the body itself.
  • the movement of the body can produce the secondary radiation by Doppler effect from the primary radiation, it being understood that such a Doppler effect appears regardless of the wave structure of the primary radiation at the location of the body.
  • the primary radiation has components that propagate in several different directions at the body. These radiation components can then each be differently affected by the movement of the body, in particular as a function of the configuration of the mobile part of the body, and the relative orientations of the movement of this moving part and the direction of propagation of each radiation component. .
  • the spectral signature of the movement of the body in the radiation that is detected is complex, but it exhibits features indicative of movement. These revealing characteristics concern in particular the frequency difference and / or the intensity ratio between the primary and secondary radiations.
  • body movements that can be detected with the apparatus of the invention can have velocities or amplitudes that produce very low Doppler effects, usually referred to as micro-Doppler.
  • the apparatus allows a very effective control of the content of the load, relative to the presence of moving parts, and particularly with respect to body movements of living beings that would be hidden in the load.
  • all materials that are electrically insulating and those with low electrical conduction are transparent or partially transparent for radiofrequency radiation.
  • a metal element that is not transparent by itself for the radiation does not cause or little shadow area due to the multiplicity of directions of propagation of radiation in the enclosure. Only moving parts that would be contained in completely closed metal containers or envelopes can not be detected using the apparatus of the invention.
  • the apparatus may further have some of the following additional features, taken alone or in combination of several of them:
  • the primary radiation may have a frequency which is between 100 MHz (megahertz) and 100 GHz (gigahertz), preferably between 500 MHz and 5000 MHz;
  • the radiofrequency transmission-reception system may be of the heterodyne type
  • the detection target may correspond to proprioceptive, respiratory or cardiac movements of a living being, possibly asleep or seeking to remain motionless, which constitutes the body;
  • the primary radiation may have several components with respective frequencies which are different, in particular so as to reduce the residual shadows;
  • the radiofrequency transmission-reception system can be adapted to vary the frequency of the primary radiation according to a sequence of determined values, with a reception latency delay between two frequency values which are successively controlled.
  • the speaker device that forms the Faraday cage may have several configurations, adapted to types of loadings variables or different control circumstances. Among these configurations, the following are preferred:
  • the enclosure device may comprise at least one door that participates in the Faraday cage when the door is closed;
  • the enclosure device may comprise a closed parking space for a vehicle, with at least one entrance door for the vehicle, walls, a ceiling and a floor all of which are electrically conductive;
  • the enclosure device may comprise a tent whose surfaces are electrically conductive, the tent being open in a lower section, and adapted to be brought from above the load and placed around it on a portion of ground made conductive electrically.
  • the soil portion may be made conductive by the prior placement of a metallized carpet, or a liquid that is electrically conductive may be spread beforehand on the ground portion, or injected therein. In this way, the soil portion can have a level of electrical conduction that is sufficient to form the Faraday cage with the tent.
  • the tent may be adapted to be deployed from a folded configuration, and then folded back after use; and
  • the detection apparatus may further comprise a conveyor system, which is adapted to introduce the load into the enclosure device.
  • the invention also provides a method for detecting by electromagnetic wave, movement of a body which is masked in view in a load at least partially transparent to electromagnetic waves.
  • the method comprises the following steps:
  • 121 form a Faraday cage around the load; 13 / within the Faraday cage, producing primary electromagnetic radiation which has at least one frequency adapted for this radiation to reverberate inside the Faraday cage and the loading, and activate a detection system of secondary electromagnetic radiation in two spectral ranges which are each between 0.1 Hz and 100 Hz from the frequency of the primary radiation on each side thereof;
  • Such a detection method can be implemented using a detection apparatus according to the invention, as described above.
  • the body can belong to a living being that is located inside the load, so that the detection process can be applied in search of being alive, human or animal, in the load.
  • the detection method may further comprise an additional learning step to avoid false alarms which may be caused by parasitic movements which are external to the body and which produce characteristics. spectrum for the secondary radiation included in the detection target. Such learning can also avoid false alarms that may be caused by uninteresting movements in relation to a predefined search goal for the body.
  • FIGS. 1a to 1c respectively illustrate three configurations of detection devices according to the invention
  • FIG. 2 is a block diagram of a transmission-reception and analysis system, possible for a detection apparatus according to the invention
  • FIG. 3 illustrates a spectral distribution of radiation detected during use of an apparatus according to the invention
  • FIGS. 4a and 4b respectively illustrate two radiofrequency transmission sequences that can be used in a detection apparatus according to the invention.
  • FIGS. 3, 4a and 4b the notations adopted are the following: t denotes the time during an operating sequence of the apparatus, f is a radiation frequency produced or detected, and ⁇ is a difference between the frequency radiation produced and that of a detected radiation.
  • a detection apparatus according to the invention is used in a load control station.
  • the apparatus comprises an enclosure 1 which is adapted to contain the load 100, possibly with objects and ancillary equipment, such as a load container, a trailer, a transport truck, a conveyor system, etc.
  • ancillary equipment such as a load container, a trailer, a transport truck, a conveyor system, etc.
  • One of the advantages of the invention lies in that it makes it possible to control the load 100 without unloading it or separating it from its transport or conveying equipment, so that no manipulation of the load 100 is necessary. In this way, the control can be fast, in particular to be performed on a large number of successive loads.
  • the enclosure 1 forms a Faraday cage around the load 100.
  • the chamber 1 has side walls, a ceiling and a floor which are electrically conductive, so as to reflect electromagnetic radiation inside the chamber 1.
  • these surfaces of the enclosure 1 are adapted to be as impermeable as possible with respect to radiation leakage from the inside of the enclosure 1 to the outside.
  • the enclosure 1 prevents as much as possible external electromagnetic radiation that has wavelengths in the interval used spectral can not penetrate the enclosure.
  • the skilled person knows how to make such Faraday cages, by using continuous metallic or metallized surfaces which are electrically joined together, or metal trellises with sufficiently fine mesh.
  • the floor may contain a wire mesh which is embedded in a cement screed.
  • the enclosure 1 is therefore characterized by its screen function against the transmission of electromagnetic radiation, both from the inside to the outside and from the outside to the inside, but it can have very different embodiments. varied.
  • Figure 1a shows an enclosure 1 which constitutes a parking shed, capable of enclosing a vehicle of road transport of very large size.
  • this shed can be designed to facilitate the entry and exit of the vehicle to reduce the duration of the control.
  • it can have the form of a tunnel through, being equipped with an entry door 2 and an exit door 3 for the vehicle, which are located at opposite ends of the shed to reduce to a maximum the maneuvers of the vehicle.
  • a person evacuation door 4 may also be added, to allow the driver of the vehicle to quickly exit the enclosure 1 after stopping the vehicle.
  • the door 4 can indeed be closed more quickly than the doors 2 and 3 whose larger dimensions require more substantial actuating means, and often slower. Obviously, all the doors 2 to 4 must also be reflective for the electromagnetic radiation that is used for the control, and equipped with appropriate peripheral seals to ensure continuity of electrical conduction between these doors and the fixed walls of the enclosure 1.
  • FIG. 1b shows an alternative embodiment of the enclosure 1, which is adapted to control a container 100.
  • the enclosure 1 can be traversed by a roller conveyor 102, with a stop station of each container 100 in a position where the enclosure 1 can be completely closed around the container.
  • a module of the conveyor 102 may be entirely contained in the enclosure 1, if the floor of the enclosure 1 below this conveyor module is electrically conductive to close the Faraday cage from below.
  • Figure 1c shows a control station according to the invention, which can be quickly transported and installed at the location of a load 100 to control, such as an abandoned trailer.
  • the enclosure 1 can be made in the form of a flexible and foldable tent, mesh or conductive fabric.
  • the ground must be sufficiently electrically conductive below the load 100, and a conductive mat could be unwound or deployed for this purpose.
  • an ionic liquid 101 especially a saline solution, may be spread on the ground or injected into the ground under the charge 100, to make it electrically conductive without moving the charge 100. Electromagnetic screen continuity must still be ensured between the unfolded tent and the ground made conductive, for example by pressing the lower peripheral edge of the tent on the ground.
  • the detection apparatus further comprises a radiofrequency transmission-reception system 7 and a spectral analysis system 8 (FIG. 2).
  • the radiofrequency transceiver system 7 itself comprises a transmitting antenna 5 and a detection antenna 6 which are situated inside the enclosure 1.
  • the spectral analysis system 8 can be combined with a radiofrequency radiation source 10, in one of the ways known to those skilled in the art, for example to perform a heterodyne detection of the radiation which is perceived by the detection antenna 6 Such a combination can also facilitate synchronization between transmission and detection sequences of radio frequency radiation.
  • Antennas 5 and 6 may possibly be confused, the skilled person being able to add a device for separating the incoming and outgoing waves of a single antenna.
  • the chamber 1 reverberates within itself the primary electromagnetic radiation that is produced by the transmitting antenna 5, as well as the secondary electromagnetic radiation that is perceived by the
  • the internal dimensions of the chamber 1 are at least ten times larger than the wavelengths of the primary and secondary radiations.
  • the smallest inner dimension of the enclosure 1 may be a few meters, while the primary radiation that is used may have a frequency of the order of 1000 MHz, which corresponds to a wavelength close to 30 cm.
  • the frequency (s) of the secondary radiation has (have) value (s) which is (are) very close to that of the primary radiation, because the secondary radiation is generated by moving parts that are slow relative to the primary radiation. Under these conditions, the primary and secondary radiation propagate similarly throughout the interior of the chamber 1.
  • the transmitting antenna 5 can produce the primary radiation with a power of 10 mW (milliwatt) for example. Such a power level makes it possible to obtain a good detection sensitivity, without, however, exposing an individual who would possibly be present inside the charge 100 at an electromagnetic field level higher than the authorized limits.
  • the load 100 may itself contain electromagnetic radiation impermeable volumes, such as metal containers, or have configurations that form protected areas with respect to radiation penetration. In these cases, the control of the load 100 with respect to the presence of movements is effective for the entire volume of the load with the exception of the impervious volumes or protected areas.
  • metal containers which are identified inside the load 100 may be opened during the inspection, in order to expose their internal volume to the radiation. It is stated in this connection that standardized containers have wooden floors, so that radiation can enter the container and emerge from its underside.
  • the radiofrequency transmission-reception system may be of the heterodyne type to provide a detection sensitivity that is compatible with the search for movements that would occur in the load 100.
  • the transmission-reception system 7 comprises the radiofrequency signal source 10 which feeds the transmitting antenna 5 to produce the primary radiation. Furthermore, an output of the detection antenna 6 is connected to the spectral analysis system 8 which comprises in the order: a first amplifier 1 1, a mixer 12, a second amplifier 13, an analog filter 14, a converter analog-digital 15 noted CAN, a digital filter 16, a threshold comparator 17 and a visual alarm device (FIGS. 1a-1c) or audible alarm (FIG. 2) referenced 18.
  • the connections of the antennas 5 and 6 respectively with the source 10 and the amplifier 1 1 may be constituted by coaxial cables for radiofrequency transmission. The operating principle of such a detection and analysis chain is known.
  • the mixer 12 simultaneously receives the amplified detection signal on a first input, and a reference signal which is produced by a local oscillator denoted OL and referenced 20.
  • a synchronization unit 21, denoted SYNCHRO controls both the source 10 and local oscillator 20 for coordinating primary radiation emission and secondary radiation detection sequences.
  • the template of the filter 16 and the threshold of the comparator 17 which are made numerically correspond to the detection target.
  • the detection target may contain a first condition according to which the frequency of one of the components which is isolated by the filter 16 and transmitted by the comparator 17 has a frequency deviation with the primary radiation greater than a spectral width of the signal source of the source 10. This spectral width can be, for example,
  • a second condition of the detection target may be an upper limit value for the same frequency deviation, for example an upper limit value of 5 Hz, in order to suppress parasitic contributions to the signal that is transmitted by the system. 8.
  • parasitic contributions can be due to movements occurring inside the enclosure 1, which are too fast to be attributed to moving parts of living beings. They can also be due to parasitic electromagnetic radiation coming from external devices to the enclosure
  • the enclosure 1 may be provided with a waterproof double-roof.
  • the vehicle and / or the load 100 may be dried prior to the check if they have been exposed to a heavy rain that would cause runoff to occur. inside the enclosure 1 during the check.
  • the conveyor modules 102 which are located near the enclosure 1 are preferably stopped during the control, to also avoid the vibrations that these modules can generate and which may be transmitted through the ground to the inside of the enclosure 1.
  • the local oscillator 20 can be selected to detect even slow movements that would occur within the load 100.
  • the filter 16 may be replaced by a battery of parallel filters to perform a spectral analysis, which may in particular be performed by Fast Fourier Transform, known by the acronym FFT for Fast Fourier Transform in English, so as to better to differentiate the effects produced by the movements of a body and the effects of parasites.
  • FIG. 3 schematically shows a spectral analysis result of the secondary radiation which can then be obtained by the system 8.
  • the identification of spectral components in the secondary radiation can be limited to an interval which extends for example to 5 Hz on both sides of the primary radiation. This primary radiation is taken as origin in the diagram of FIG. 3.
  • the spectral analyzer 16 is preferably adapted to provide a resolution which is less than or equal to 0.5 Hz, for example equal to 0.1 Hz, for frequency of each spectral component of the secondary radiation that is identified.
  • the spectral resolution with which the secondary radiation is analyzed can be 10 to 100 times smaller than the width of the spectral analysis interval around the frequency of the primary radiation.
  • the spectral analysis which is thus carried out can make it possible to retain only the spectral components which exceed the threshold denoted Lin for distinguishing a detection signal which is significant with respect to a measurement noise or a limit of sensitivity of detection.
  • Pattern recognition methods known to those skilled in the art can also be used to compare the spectrum that is obtained by the analyzer 16 to spectra recorded in a prior learning phase, so as to reduce false alarms and / or or specify characteristics of the detected living being.
  • the primary radiation that is generated by the source 10 may comprise several subcarriers that have different respective frequencies, for example four subcarriers of frequency fi to f 4 .
  • the frequency f 1 can be of the order of 1000 MHz
  • the frequencies h to f 4 are obtained from the frequency f by applying successive increments of 25 MHz.
  • the four sub-carriers of the primary radiation can be produced continuously and simultaneously for a duration which can be of the order of 10 s (second), by example.
  • Detection of the secondary radiation can then also be carried out continuously during this time by four identical channels to that described above, and each adapted to one of the four frequencies.
  • the different subcarriers of the primary radiation can be produced successively by time multiplexing, in separate time intervals of time. At least one of the subcarriers is reconstituted by demultiplexing at the output of the converter a single reception channel which is preferably activated with a latency time after each start of transmission of the primary radiation with a new frequency. so that a radiation remanence or a transient regime due to the reverberation by the enclosure 1 has disappeared.
  • At and At S0U rce of detection may be respectively equal to 100 s (microsecond) and 80 s, with the succession of frequency values of primary radiation that is repeated periodically.
  • the output energy of the digital filter 16 can be cumulated for the different subcarriers before transmission to the comparator 17, but it is also possible to further reduce the sensitivity to noise according to the method known under the designation "p among n ", first compare the energy output of the filter 16 to a threshold for each of the subcarriers and then decide on a detection if p at least n subcarriers have led to exceeding the threshold, p and n being non-zero natural whole numbers.
  • the detection apparatus which constitutes the loading control station has characteristics of emission stability and detection sensitivity which make it possible to identify contributions to secondary radiation due to a living being that would be hidden at the same time.
  • This living being whether human or animal, is detected by the voluntary, reflex or vital movements it produces, such as its heartbeat, breathing, or reflexes to maintain body position. These movements produce from the primary radiation that is emitted in the chamber 1, one or more spectral component (s) of secondary radiation which is (are) detected (s).
  • the physical mechanism (s) by which the secondary radiation components are produced is of little importance as to their exact physical nature. However, the Doppler effect has been identified by the inventors as one of the preponderant physical mechanisms, while being of very low amplitude.
  • any cause of motion that is already known be removed.
  • the engine and the air conditioning of the vehicle are cut and the driver is out of the chamber 1 by the door 4 by closing the latter.
  • some sources of parasitic components that are present in the secondary radiation can not be extinguished.
  • these parasitic components can be characterized during a learning step of the analysis system 8, and then discarded when the load 100 is controlled.
  • a motion detection sequence can be performed when the enclosure 1 is empty, that is to say without the load 100. The detection and analysis method which has just been described then characterizes contributions secondary radiation, regardless of the mechanical or electromagnetic origin of these contributions.
  • the parasitic contributions which have previously been identified with the empty chamber 1 can be eliminated from the analysis of the detection signal.
  • the secondary radiation components which are indicated in broken lines in FIG. 3 and referenced PP, for parasitic peak, and which can be produced for example by a mechanical vibratory mode of the 4 Hz enclosure, are such an original contribution. external to the loading 100, and are eliminated by the spectral analysis of the load control 100.
  • the detection apparatus of the invention can be used in the same way to search for the presence of any movement that would occur inside the load 100, whatever its origin and especially even if this movement is caused by a device instead of a living being.
  • the driver of the vehicle carrying the load 100 (FIG. 1 a) can enter the enclosure 1 again through the door 4.
  • the two doors 2 and 3 are simultaneously open, so that the vehicle of the loading 100 which has just been checked out at the same time as the vehicle of the next load to be checked enters the enclosure 1.
  • the device makes it possible to search for and detect a movement that occurs in a load, without an operator entering the loading. A number of operators for cargo control can then be reduced, and no operator is exposed to the risks associated with entering an unknown load or its manual search;
  • control time of a load is short, and the result of the check is available immediately. Controls can thus be chained one after the other when pending loads are introduced successively inside the enclosure; the Faraday cage that is implemented reduces parasitic components that may be present in the detection signal;

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Abstract

An apparatus for detecting the motion of a masked body which is present in a load (100) combines an emission-reception of radiation through the load, and the production of a Faraday cage (1) around the load. The apparatus exhibits a sensitivity which is compatible with detection of the presence of live beings, without an operator entering the load or a probe being introduced thereinto.

Description

APPAREIL DE DETECTION PAR ONDE ELECTROMAGNETIQUE DE MOUVEMENT D'UN CORPS MASQUE  ELECTROMAGNETIC WAVE DETECTION APPARATUS FOR MOVING A MASK BODY
La présente invention concerne un appareil et un procédé de détection par onde électromagnétique, de mouvement d'un corps masqué à la vue à l'intérieur d'un chargement. The present invention relates to an apparatus and method for electromagnetic wave detecting movement of a masked body in view within a load.
Certaines situations nécessitent de contrôler qu'un chargement ne contienne pas d'êtres vivants, humains ou animaux. Tel peut être le cas lors de contrôles aux frontières, par exemple, pour rechercher des passagers clandestins dans des véhicules ou lutter contre le commerce d'espèces animales vivantes qui sont protégées. Certaines méthodes qui sont utilisées pour de tels contrôles sont notamment la fouille manuelle, le recours à des chiens de dépistage, l'utilisation de capteurs acoustiques, la radiographie par rayons X, ou l'analyse de gaz d'émanations qui proviennent du chargement. Mais ces méthodes présentent les inconvénients suivants, variables selon la méthode utilisée et les circonstances dans lesquelles le contrôle est effectué : Some situations need to control that a load does not contain living beings, human or animal. This may be the case for border controls, for example, to search for stowaways in vehicles or to combat trade in protected live animal species. Some methods that are used for such controls include manual search, the use of screening dogs, the use of acoustic sensors, x-ray radiography, or the analysis of fumes gas from the load. But these methods have the following disadvantages, which vary according to the method used and the circumstances in which the control is carried out:
- la durée du contrôle peut être longue, et incompatible avec un flux de chargements qui transitent par le point de contrôle ; - the duration of the control can be long, and incompatible with a flow of loads passing through the control point;
- un coût des moyens qui sont mis en œuvre, ou un coût opératoire du contrôle lui-même, peut être élevé ; - a cost of the means that are implemented, or an operating cost of the control itself, can be high;
- la détection peut être peu fiable ou reposer sur l'interprétation d'images par un opérateur, ou présenter un taux de fausses-alarmes qui est élevé ; the detection may be unreliable or based on the interpretation of images by an operator, or have a false alarm rate which is high;
- le contrôle peut être dangereux pour un opérateur de sa mise en œuvre, ou pour les personnes recherchées, notamment lorsque des rayonnements ionisants sont utilisés ; et - the control can be dangerous for an operator of its implementation, or for the sought-after persons, in particular when ionizing radiations are used; and
- l'exécution du contrôle peut nécessiter un accès à l'intérieur du chargement, pour un opérateur ou une sonde de détection qui doit y être placée. - the execution of the control may require access to the interior of the load, for an operator or a detection probe that must be placed there.
Particulièrement, de nombreuses circonstances peuvent empêcher d'accéder à l'intérieur du chargement, pour un opérateur ou une sonde de détection : soit par manque de temps, soit parce que le chargement est contenu dans une enceinte hermétique, soit à cause de risques liés à la nature inconnue du chargement, soit à cause de scellés qui ont été apposés sur le chargement, ou pour d'autres raisons. Il est alors nécessaire que les moyens de contrôle qui sont utilisés soient non-intrusifs, c'est-à-dire que la détection puisse être effectuée à distance à travers une enveloppe, des parois ou une cuve qui renferme le chargement. De plus, la méthode de détection qui est mise en œuvre doit posséder une sensibilité de détection suffisante pour procurer un niveau élevé de fiabilité du contrôle. In particular, many circumstances can prevent access to the interior of the load, for an operator or a detection probe: either for lack of time, or because the load is contained in an airtight enclosure, or because of risks related to the unknown nature of the load, because of seals that have been affixed to the load, or for other reasons. It is then necessary that the control means which are used be non-intrusive, that is to say that the detection can be carried out remotely through an envelope, walls or a vessel which encloses the load. In addition, the detection method that is implemented must have sufficient detection sensitivity to provide a high level of control reliability.
Le document qui est intitulé «A Study of UWB FM-CW Radar for the Détection of Human Beings in Motion Inside a Building», de N. Maaref et al., IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Vol. 47, No. 5, May 2009, propose une méthode de détection qui est basée sur la perturbation des propriétés de diffraction électromagnétique que cause la présence d'un être vivant en mouvement derrière une paroi. La sensibilité qui est obtenue permet de révéler une personne qui se déplace dans un bâtiment, et pourrait même être suffisante si la paroi est peu absorbante et s'il n'y a pas d'autres obstacles interposés pour détecter des mouvements d'être vivant qui ont des amplitudes beaucoup plus faibles, tels que des mouvements respiratoires, des battements cardiaques, etc. The document which is titled "A Study of UWB FM-CW Radar for the Detection of Human Beings in Motion Inside a Building", by N. Maaref et al., IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Vol. 47, No. 5, May 2009, proposes a detection method that is based on the disturbance of the electromagnetic diffraction properties caused by the presence of a living being moving behind a wall. The sensitivity that is obtained can reveal a person who moves in a building, and could even be sufficient if the wall is not very absorbent and if there are no other obstacles interposed to detect movements of being alive which have much weaker amplitudes, such as breathing movements, heart beats, etc.
Le document US 6,031 ,482 propose un système radar de détection et de localisation d'un individu grâce à ses seuls mouvements respiratoires, par exemple pour une victime qui est ensevelie par une avalanche de neige. Toutefois, la sensibilité de détection n'est pas suffisante pour être appliquée à certains chargements, notamment lorsque le contenu du chargement est inconnu et hétérogène ou que son enveloppe est partiellement métallique. Document US Pat. No. 6,031,482 proposes a radar system for detecting and locating an individual by virtue of his or her only respiratory movements, for example for a victim who is buried by an avalanche of snow. However, the detection sensitivity is not sufficient to be applied to certain loadings, especially when the content of the load is unknown and heterogeneous or that its envelope is partially metallic.
Dans ces conditions, un but de la présente invention consiste à fournir un nouveau moyen de détection de mouvement à l'intérieur d'un chargement, qui ne présente pas les inconvénients des systèmes connus ou pour lequel ces inconvénients sont réduits. Under these conditions, an object of the present invention is to provide a new motion detection means inside a load, which does not have the disadvantages of known systems or for which these disadvantages are reduced.
En particulier, un premier but de l'invention consiste à fournir un moyen de détection qui soit compatible avec des configurations et des tailles de chargement variables. Notamment, le moyen de détection est recherché pour être encore efficace lorsqu'un chargement est contenu dans une enveloppe métallique qui présente des ouvertures qui sont petites ou restreintes pour la pénétration par un rayonnement électromagnétique. In particular, a first object of the invention is to provide a means of detection that is compatible with variable load configurations and sizes. In particular, the detection means is sought to be effective when a charge is contained in a metal casing that has openings that are small or restricted for penetration by electromagnetic radiation.
Un deuxième but de l'invention consiste à fournir un moyen de détection qui ne dépende pas des facultés d'interprétation d'un opérateur, et ne présente pas de danger pour un opérateur en charge de superviser la détection. A second object of the invention is to provide a detection means which does not depend on the interpretation capabilities of an operator, and does not present a danger for an operator in charge of supervising the detection.
Un troisième but de l'invention consiste à détecter un mouvement de corps à l'intérieur d'un chargement avec une fiabilité de détection qui soit élevée, notamment par rapport à des sources parasites de mouvement ou de rayonnement qui peuvent être présentes à l'extérieur du chargement. A third object of the invention is to detect a body movement inside a load with high detection reliability, especially with respect to parasitic sources of motion or radiation that may be present at the same time. outside of the load.
Pour atteindre ces buts et d'autres, l'invention propose un appareil de détection par onde électromagnétique, de mouvement d'un corps qui est masqué à la vue dans un chargement au moins partiellement transparent aux ondes électromagnétiques. L'appareil de détection comprend : To achieve these and other objects, the invention provides an apparatus for electromagnetic wave detection, movement of a body which is masked in view in a load at least partially transparent to electromagnetic waves. The detection apparatus comprises:
- un dispositif d'enceinte, qui est adapté pour contenir le chargement et pour former une cage de Faraday autour du chargement ; an enclosure device, which is adapted to contain the load and to form a Faraday cage around the load;
- un système d'émission-réception radiofréquence, qui est adapté pour produire un rayonnement électromagnétique primaire à l'intérieur de la cage de Faraday et du chargement, et pour détecter au moins un rayonnement électromagnétique secondaire généré à partir du rayonnement primaire par un mouvement survenant dans le chargement ; et a radiofrequency transceiver system, which is adapted to produce primary electromagnetic radiation within the Faraday cage and the charging, and for detecting at least one secondary electromagnetic radiation generated from the primary radiation by a motion occurring in the shipment; and
- un système d'analyse spectrale, qui est connecté en entrée à une sortie de détection du système d'émission-réception, et qui est adapté pour produire un signal d'alarme lorsque le rayonnement secondaire présente des caractéristiques spectrales qui sont comprises dans une cible de détection mémorisée. La fréquence du rayonnement primaire est adaptée pour que la cage de Faraday et le chargement possèdent des dimensions aptes à réverbérer les rayonnements primaire et secondaire. De plus, le système d'analyse spectrale est adapté pour analyser le rayonnement secondaire dans deux intervalles spectraux qui sont situés chacun entre 0,1 Hz et 100 Hz à partir de la fréquence du rayonnement primaire, de chaque côté de celle-ci. a spectral analysis system, which is connected at the input to a detection output of the transceiver system, and which is adapted to produce an alarm signal when the secondary radiation has spectral characteristics which are included in a memorized detection target. The frequency of the primary radiation is adapted so that the Faraday cage and the loading have dimensions able to reverberate the primary and secondary radiations. In addition, the spectral analysis system is adapted to analyze the secondary radiation in two spectral intervals which are each between 0.1 Hz and 100 Hz from the frequency of the primary radiation on each side thereof.
Ainsi, selon l'invention, le chargement à contrôler est enfermé à l'intérieur d'une enceinte faisant fonction de cage de Faraday pendant le contrôle. Une telle configuration constitue une isolation électromagnétique au moins partielle entre l'intérieur et l'extérieur de l'enceinte, dont résultent les avantages suivants : Thus, according to the invention, the load to be controlled is enclosed within an enclosure acting Faraday cage during the control. Such a configuration constitutes at least partial electromagnetic insulation between the inside and the outside of the enclosure, from which the following advantages result:
- le rayonnement électromagnétique qui est utilisé pour la détection est produit à l'intérieur de l'enceinte et reste confiné dans celle-ci, si bien que les contraintes du règlement des radiocommunications sont réduites, et qu'un opérateur du contrôle qui est situé à l'extérieur de l'enceinte n'est pas exposé au rayonnement ; - the electromagnetic radiation that is used for the detection is produced inside the enclosure and remains confined within it, so that the constraints of the radio regulations are reduced, and a control operator who is located outside the enclosure is not exposed to radiation;
- les rayonnements utiles, primaire et secondaire, qui sont confinés dans l'enceinte sont moins sensibles à des sources de mouvements, de vibrations, ou de rayonnements parasites qui sont éventuellement présentes à l'extérieur de l'enceinte ; et - The useful radiation, primary and secondary, which are confined in the enclosure are less sensitive to sources of movement, vibration, or parasitic radiation that may be present outside the enclosure; and
- le confinement du rayonnement réduit les pertes radiatives dans l'environnement, si bien qu'une puissance d'alimentation qui est réduite est suffisante pour produire une intensité de rayonnement fixée dans l'enceinte, et adaptée par rapport à la sensibilité du dispositif de détection. the confinement of the radiation reduces the radiative losses in the environment, so that a power supply which is reduced is sufficient to produce a radiation intensity fixed in the chamber, and adapted with respect to the sensitivity of the detection.
L'enceinte est réverbérante pour le rayonnement confiné, si bien que les rayonnements primaire et secondaire sont réfléchis dans toutes les directions à l'intérieur de l'enceinte. De cette façon, le rayonnement peut pénétrer dans des parties du chargement et en ressortir, même si celles-ci sont situées dans des zones d'ombre par rapport à une exposition directe au système d'émission-réception. Par exemple, le chargement peut être protégé par une enveloppe métallique qui ne présente qu'une ouverture réduite, ou le corps peut être contenu lui-même dans un récipient métallique qui ne présente qu'une ouverture réduite. Il est alors exposé néanmoins à une partie du rayonnement primaire, grâce à l'isotropie ou une quasi-isotropie de la circulation du rayonnement dans l'enceinte. Pour la même raison, le rayonnement secondaire qui est généré par le mouvement du corps à l'intérieur du récipient ou de l'enveloppe, diffuse hors du récipient ou de l'enveloppe par son ouverture puis parvient au système de réception après des réflexions multiples sur les parois de l'enceinte, à l'intérieur de celle-ci. The enclosure is reverberant for the confined radiation, so that the primary and secondary radiation are reflected in all directions within the enclosure. In this way, the radiation can enter and leave parts of the load, even if they are located in shadows with respect to direct exposure to the transceiver system. For example, the load can be protected by a metal envelope that has only a reduced opening, or the The body may itself be contained in a metal container which has only a small opening. It is then exposed to a part of the primary radiation, thanks to the isotropy or quasi-isotropy of the circulation of radiation in the enclosure. For the same reason, the secondary radiation that is generated by the movement of the body inside the container or envelope, diffuses out of the container or envelope by its opening and then reaches the receiving system after multiple reflections on the walls of the enclosure, inside it.
De façon connue, comme expliqué par exemple dans la référence disponible par internet à l'adresse In a known manner, as explained for example in the reference available via the Internet at
http://www.ieee.org/organizations/pubs/newsletters/emcs/fall99/reverb.htm, une enceinte est réverbérante pour un rayonnement lorsque ce rayonnement se propage par réflexions successives sur les parois de l'enceinte, à l'intérieur de celle-ci. Le rayonnement est alors réparti de façon quasi-isotrope dans l'ensemble du volume interne de l'enceinte et passe en chaque point de ce volume selon une multiplicité de directions de propagation. Pour cela, l'enceinte possède de préférence des dimensions internes qui sont très supérieures à la longueur d'onde du rayonnement, par exemple dans un rapport d'une ou plusieurs dizaines. L'isotropie de la répartition du rayonnement dans le volume interne de l'enceinte peut être améliorée en changeant la fréquence de ce rayonnement, de façon à éliminer des zones d'ombres résiduelles. http://www.ieee.org/organizations/pubs/newsletters/emcs/fall99/reverb.htm, an enclosure is reverberant for radiation when this radiation is propagated by successive reflections on the walls of the enclosure, at the inside of it. The radiation is then distributed quasi-isotropically throughout the internal volume of the chamber and passes at each point of this volume in a multiplicity of propagation directions. For this, the enclosure preferably has internal dimensions which are much greater than the wavelength of the radiation, for example in a ratio of one or more tens. The isotropy of the radiation distribution in the internal volume of the chamber can be improved by changing the frequency of this radiation, so as to eliminate areas of residual shadows.
Dans le cadre de la présente invention, le rayonnement primaire est celui qui est produit par le système d'émission à l'intérieur de l'enceinte, directement ou après avoir subi des réflexions à l'intérieur de l'enceinte réverbérante. Le rayonnement secondaire résulte de l'interaction entre le rayonnement primaire et la partie mobile qui est présente éventuellement à l'intérieur de l'enceinte. Son intensité peut être très faible. Pragmatiquement, on peut supposer que le rayonnement secondaire possède un écart fréquentiel avec le rayonnement primaire qui est inclus dans la plage d'analyse spectrale des systèmes de détection utilisés. In the context of the present invention, the primary radiation is that produced by the emission system inside the enclosure, directly or after having undergone reflections inside the reverberant enclosure. The secondary radiation results from the interaction between the primary radiation and the mobile part which is possibly present inside the enclosure. Its intensity can be very low. Pragmatically, it can be assumed that the secondary radiation has a frequency deviation with the primary radiation which is included in the spectral analysis range of the detection systems used.
Dans le cadre de la présente invention, on appelle enfin cible de détection un ensemble de caractéristiques spectrales prédéterminées qui sont examinées pour le rayonnement secondaire, et qui correspondent à un type recherché pour la source de mouvement. De façon générale, la cible de détection correspond à des mouvements qui seraient générés par des parties mobiles du corps. In the context of the present invention, we finally call the target of detecting a set of predetermined spectral characteristics which are examined for secondary radiation, and which correspond to a type sought for the motion source. In general, the detection target corresponds to movements that would be generated by moving parts of the body.
Le corps qui est éventuellement présent dans le chargement est détecté par des modifications de certaines des caractéristiques spectrales du rayonnement secondaire, qui sont provoquées par des mouvements du corps lui-même. En particulier, le mouvement du corps peut produire le rayonnement secondaire par effet Doppler à partir du rayonnement primaire, étant entendu qu'un tel effet Doppler apparaît quelle que soit la structure d'onde du rayonnement primaire à l'emplacement du corps. En particulier, du fait de la réverbération dans l'enceinte, le rayonnement primaire présente des composantes qui se propagent dans plusieurs directions différentes à l'endroit du corps. Ces composantes de rayonnement peuvent alors être affectées chacune différemment par le mouvement du corps, notamment en fonction de la configuration de la partie mobile du corps, et des orientations relatives du mouvement de cette partie mobile et de la direction de propagation de chaque composante de rayonnement. En général, la signature spectrale du mouvement du corps dans le rayonnement qui est détecté est complexe, mais elle présente des caractéristiques révélatrices du mouvement. Ces caractéristiques révélatrices concernent notamment l'écart fréquentiel et/ou le rapport d'intensité entre les rayonnements primaire et secondaire. De façon générale, les mouvements de corps qui peuvent être détectés avec l'appareil de l'invention, peuvent avoir des vitesses ou des amplitudes qui produisent des effets Doppler très faibles, usuellement désignés par micro-Doppler. The body that is possibly present in the loading is detected by modifications of some of the spectral characteristics of the secondary radiation, which are caused by movements of the body itself. In particular, the movement of the body can produce the secondary radiation by Doppler effect from the primary radiation, it being understood that such a Doppler effect appears regardless of the wave structure of the primary radiation at the location of the body. In particular, because of the reverberation in the chamber, the primary radiation has components that propagate in several different directions at the body. These radiation components can then each be differently affected by the movement of the body, in particular as a function of the configuration of the mobile part of the body, and the relative orientations of the movement of this moving part and the direction of propagation of each radiation component. . In general, the spectral signature of the movement of the body in the radiation that is detected is complex, but it exhibits features indicative of movement. These revealing characteristics concern in particular the frequency difference and / or the intensity ratio between the primary and secondary radiations. In general, body movements that can be detected with the apparatus of the invention can have velocities or amplitudes that produce very low Doppler effects, usually referred to as micro-Doppler.
Grâce à l'utilisation de rayonnement radiofréquence, l'appareil permet un contrôle très efficace du contenu du chargement, par rapport à la présence de parties mobiles, et notamment par rapport à des mouvements corporels d'êtres vivants qui seraient dissimulés dans le chargement. En effet, tous les matériaux qui sont isolants électriquement et ceux qui possèdent une faible conduction électrique, sont transparents ou partiellement transparents pour le rayonnement radiofréquence. De plus, grâce à la configuration réverbérante de l'enceinte, un élément métallique qui n'est pas transparent par lui-même pour le rayonnement ne provoque pas ou peu de zone d'ombre grâce à la multiplicité des directions de propagation du rayonnement dans l'enceinte. Seules des parties mobiles qui seraient contenues dans des récipients ou des enveloppes métalliques totalement fermés ne peuvent pas être détectées en utilisant l'appareil de l'invention. Pour que l'appareil réalise néanmoins une détection efficace en présence de tels récipients ou enveloppes métalliques, il suffit que ceux-ci soient ouverts au moins partiellement avant que la séquence de détection soit appliquée au chargement. Pour procurer une sensibilité maximale de détection par rapport à des mouvements qui surviennent dans le chargement, l'appareil peut présenter en outre certaines des caractéristiques additionnelles suivantes, prises isolément ou en combinaison de plusieurs d'entre elles : Thanks to the use of radiofrequency radiation, the apparatus allows a very effective control of the content of the load, relative to the presence of moving parts, and particularly with respect to body movements of living beings that would be hidden in the load. Indeed, all materials that are electrically insulating and those with low electrical conduction, are transparent or partially transparent for radiofrequency radiation. Moreover, thanks to the reverberant configuration of the enclosure, a metal element that is not transparent by itself for the radiation does not cause or little shadow area due to the multiplicity of directions of propagation of radiation in the enclosure. Only moving parts that would be contained in completely closed metal containers or envelopes can not be detected using the apparatus of the invention. In order for the apparatus to nevertheless perform an effective detection in the presence of such metal containers or shells, it suffices that they are at least partially open before the detection sequence is applied to the loading. To provide maximum detection sensitivity with respect to movements that occur in the load, the apparatus may further have some of the following additional features, taken alone or in combination of several of them:
- le rayonnement primaire peut posséder une fréquence qui est comprise entre 100 MHz (mégahertz) et 100 GHz (gigahertz), de préférence entre 500 MHz et 5000 MHz; the primary radiation may have a frequency which is between 100 MHz (megahertz) and 100 GHz (gigahertz), preferably between 500 MHz and 5000 MHz;
- le système d'émission-réception radiofréquence peut être de type hétérodyne ; the radiofrequency transmission-reception system may be of the heterodyne type;
- la cible de détection peut correspondre à des mouvements proprioceptifs, respiratoires ou cardiaques d'un être vivant, éventuellement endormi ou cherchant à rester immobile, qui constitue le corps ; the detection target may correspond to proprioceptive, respiratory or cardiac movements of a living being, possibly asleep or seeking to remain motionless, which constitutes the body;
- le rayonnement primaire peut posséder plusieurs composantes avec des fréquences respectives qui sont différentes, notamment de façon à réduire les zones d'ombre résiduelles ; et the primary radiation may have several components with respective frequencies which are different, in particular so as to reduce the residual shadows; and
- le système d'émission-réception radiofréquence peut être adapté pour varier la fréquence du rayonnement primaire selon une séquence de valeurs déterminées, avec un délai de latence de réception entre deux valeurs de fréquence qui sont commandées successivement. En outre, le dispositif d'enceinte qui forme la cage de Faraday peut posséder plusieurs configurations, adaptées à des types de chargements variables ou à des circonstances de contrôle différentes. Parmi ces configurations, les suivantes sont préférées : the radiofrequency transmission-reception system can be adapted to vary the frequency of the primary radiation according to a sequence of determined values, with a reception latency delay between two frequency values which are successively controlled. In addition, the speaker device that forms the Faraday cage may have several configurations, adapted to types of loadings variables or different control circumstances. Among these configurations, the following are preferred:
- le dispositif d'enceinte peut comprendre au moins une porte qui participe à la cage de Faraday lorsque la porte est fermée ; - le dispositif d'enceinte peut comprendre une enceinte close de stationnement pour véhicule, avec au moins une porte d'entrée pour le véhicule, des parois, un plafond et un sol qui sont tous conducteurs électriquement ; the enclosure device may comprise at least one door that participates in the Faraday cage when the door is closed; the enclosure device may comprise a closed parking space for a vehicle, with at least one entrance door for the vehicle, walls, a ceiling and a floor all of which are electrically conductive;
- le dispositif d'enceinte peut comprendre une tente dont les surfaces sont conductrices électriquement, la tente étant ouverte dans une section inférieure, et adaptée pour être amenée par le dessus du chargement et posée autour de celui-ci sur une portion de sol rendue conductrice électriquement. Par exemple, la portion de sol peut être rendue conductrice par la mise en place préalable d'un tapis métallisé, ou bien un liquide qui est conducteur électriquement peut être répandu préalablement sur la portion de sol, ou injecté dans celle-ci. De cette façon, la portion de sol peut posséder un niveau de conduction électrique qui soit suffisant pour former la cage de Faraday avec la tente. Eventuellement, la tente peut être adaptée pour être déployée à partir d'une configuration pliée, puis repliée après utilisation ; et - The enclosure device may comprise a tent whose surfaces are electrically conductive, the tent being open in a lower section, and adapted to be brought from above the load and placed around it on a portion of ground made conductive electrically. For example, the soil portion may be made conductive by the prior placement of a metallized carpet, or a liquid that is electrically conductive may be spread beforehand on the ground portion, or injected therein. In this way, the soil portion can have a level of electrical conduction that is sufficient to form the Faraday cage with the tent. Optionally, the tent may be adapted to be deployed from a folded configuration, and then folded back after use; and
- enfin, l'appareil de détection peut comprendre en outre un système de convoyeur, qui est adapté pour introduire le chargement dans le dispositif d'enceinte. - Finally, the detection apparatus may further comprise a conveyor system, which is adapted to introduce the load into the enclosure device.
L'invention propose aussi un procédé de détection par onde électromagnétique, de mouvement d'un corps qui est masqué à la vue dans un chargement au moins partiellement transparent aux ondes électromagnétiques. Le procédé comprend les étapes suivantes : The invention also provides a method for detecting by electromagnetic wave, movement of a body which is masked in view in a load at least partially transparent to electromagnetic waves. The method comprises the following steps:
IM déterminer une cible de détection pour des caractéristiques spectrales, correspondant à des mouvements qui seraient générés par des parties mobiles d'un corps ; IM determining a detection target for spectral characteristics, corresponding to motions that would be generated by moving parts of a body;
121 former une cage de Faraday autour du chargement ; 13/ à l'intérieur de la cage de Faraday, produire un rayonnement électromagnétique primaire qui possède au moins une fréquence adaptée pour que ce rayonnement soit réverbéré à l'intérieur de la cage de Faraday et du chargement, et activer un système de détection de rayonnement électromagnétique secondaire dans deux intervalles spectraux qui sont situés chacun entre 0,1 Hz et 100 Hz à partir de la fréquence du rayonnement primaire, de chaque côté de celle-ci; 121 form a Faraday cage around the load; 13 / within the Faraday cage, producing primary electromagnetic radiation which has at least one frequency adapted for this radiation to reverberate inside the Faraday cage and the loading, and activate a detection system of secondary electromagnetic radiation in two spectral ranges which are each between 0.1 Hz and 100 Hz from the frequency of the primary radiation on each side thereof;
141 analyser spectralement le rayonnement secondaire détecté, pour produire des caractéristiques spectrales de celui-ci ; et 151 produire un signal d'alarme lorsque les caractéristiques spectrales du rayonnement secondaire sont comprises dans la cible de détection. Spectrally analyzing the detected secondary radiation to produce spectral characteristics thereof; and generating an alarm signal when the spectral characteristics of the secondary radiation are included in the detection target.
Un tel procédé de détection peut être mis en œuvre en utilisant un appareil de détection selon l'invention, tel que décrit précédemment. Such a detection method can be implemented using a detection apparatus according to the invention, as described above.
Le corps peut appartenir à un être vivant qui est situé à l'intérieur du chargement, si bien que le procédé de détection peut être appliqué à la recherche d'être vivant, humain ou animal, dans le chargement. The body can belong to a living being that is located inside the load, so that the detection process can be applied in search of being alive, human or animal, in the load.
Enfin, dans des perfectionnements de l'invention, le procédé de détection peut comprendre en outre une étape supplémentaire d'apprentissage pour éviter des fausses-alarmes susceptibles d'être provoquées par des mouvements parasites qui sont externes au corps, et qui produisent des caractéristiques spectrales pour le rayonnement secondaire comprises dans la cible de détection. Un tel apprentissage peut aussi éviter des fausses-alarmes susceptibles d'être provoquées par des mouvements sans intérêt par rapport à un objectif de recherche prédéfini pour le corps. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description ci-après d'exemples de réalisation non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : Finally, in improvements of the invention, the detection method may further comprise an additional learning step to avoid false alarms which may be caused by parasitic movements which are external to the body and which produce characteristics. spectrum for the secondary radiation included in the detection target. Such learning can also avoid false alarms that may be caused by uninteresting movements in relation to a predefined search goal for the body. Other features and advantages of the present invention will become apparent in the following description of nonlimiting exemplary embodiments, with reference to the appended drawings, in which:
- les figures 1 a à 1 c illustrent respectivement trois configurations d'appareils de détection selon l'invention ; - la figure 2 est un schéma synoptique d'un système d'émission-réception et d'analyse, possible pour un appareil de détection selon l'invention ; - la figure 3 illustre une distribution spectrale d'un rayonnement détecté lors d'une utilisation d'un appareil selon l'invention ; et FIGS. 1a to 1c respectively illustrate three configurations of detection devices according to the invention; FIG. 2 is a block diagram of a transmission-reception and analysis system, possible for a detection apparatus according to the invention; FIG. 3 illustrates a spectral distribution of radiation detected during use of an apparatus according to the invention; and
- les figures 4a et 4b illustrent respectivement deux séquences d'émission radiofréquence pouvant être utilisées dans un appareil de détection selon l'invention. FIGS. 4a and 4b respectively illustrate two radiofrequency transmission sequences that can be used in a detection apparatus according to the invention.
Pour raison de clarté, les dimensions des éléments qui sont représentés dans ces figures ne correspondent ni à des dimensions réelles ni à des rapports de dimensions réels. En outre, des références identiques qui sont indiquées dans des figures différentes désignent des éléments identiques ou qui ont des fonctions identiques. Enfin, dans les figures 3, 4a et 4b, les notations adoptées sont les suivantes : t désigne le temps pendant une séquence de fonctionnement de l'appareil, f est une fréquence de rayonnement produit ou détecté, et Δί est un écart entre la fréquence du rayonnement produit et celle d'un rayonnement détecté. Conformément aux figures 1 a à 1 c, un appareil de détection selon l'invention est utilisé dans une station de contrôle de chargements. L'appareil comprend une enceinte 1 qui est adaptée pour pouvoir contenir le chargement 100, éventuellement avec des objets et matériels annexes, tels qu'un conteneur du chargement, une remorque, un camion de transport, un système de convoyeur, etc. Un des avantages de l'invention réside en ce qu'elle permet de contrôler le chargement 100 sans le décharger ni le séparer de ses matériels de transport ou de convoyage, si bien qu'aucune manipulation du chargement 100 n'est nécessaire. De cette façon, le contrôle peut être rapide, notamment pour être réalisé sur un grand nombre de chargements successifs. L'enceinte 1 forme une cage de Faraday autour du chargement 100.For the sake of clarity, the dimensions of the elements which are represented in these figures do not correspond to real dimensions nor to actual dimension ratios. In addition, identical references which are indicated in different figures designate identical elements or which have identical functions. Finally, in FIGS. 3, 4a and 4b, the notations adopted are the following: t denotes the time during an operating sequence of the apparatus, f is a radiation frequency produced or detected, and Δί is a difference between the frequency radiation produced and that of a detected radiation. According to FIGS. 1a to 1c, a detection apparatus according to the invention is used in a load control station. The apparatus comprises an enclosure 1 which is adapted to contain the load 100, possibly with objects and ancillary equipment, such as a load container, a trailer, a transport truck, a conveyor system, etc. One of the advantages of the invention lies in that it makes it possible to control the load 100 without unloading it or separating it from its transport or conveying equipment, so that no manipulation of the load 100 is necessary. In this way, the control can be fast, in particular to be performed on a large number of successive loads. The enclosure 1 forms a Faraday cage around the load 100.
Pour cela, l'enceinte 1 possède des parois latérales, un plafond et un sol qui sont conducteurs électriquement, de façon à réfléchir un rayonnement électromagnétique à l'intérieur de l'enceinte 1 . En outre, ces surfaces de l'enceinte 1 sont adaptées pour être le plus imperméable possible par rapport à des fuites de rayonnement de l'intérieur de l'enceinte 1 vers l'extérieur. De même, l'enceinte 1 empêche le plus possible que des rayonnements électromagnétiques externes qui ont des longueurs d'onde dans l'intervalle spectral utilisé ne puissent pénétrer dans l'enceinte. L'Homme du métier sait réaliser de telles cages de Faraday, en utilisant des surfaces continues métalliques ou métallisées qui sont jointes électriquement entre elles, ou des treillages métalliques avec des mailles suffisamment fines. En particulier, le sol peut contenir un grillage métallique qui est noyé dans une chape de ciment. L'enceinte 1 est donc caractérisée par sa fonction d'écran contre la transmission de rayonnement électromagnétique, à la fois de l'intérieur vers l'extérieur et de l'extérieur vers l'intérieur, mais elle peut avoir des modes de réalisation très variés. La figure 1 a montre une enceinte 1 qui constitue un hangar de stationnement, capable d'enfermer un véhicule de transport routier de très grand gabarit. Avantageusement ce hangar peut être conçu pour faciliter l'entrée et la sortie du véhicule afin de réduire la durée du contrôle. Pour cela, il peut avoir la forme d'un tunnel traversant, en étant équipé d'une porte d'entrée 2 et d'une porte de sortie 3 pour le véhicule, qui sont situées à des extrémités opposées du hangar pour réduire au maximum les manœuvres du véhicule. Une porte d'évacuation de personnes 4 peut aussi être ajoutée, pour permettre au conducteur du véhicule de sortir rapidement de l'enceinte 1 après avoir arrêté le véhicule. La porte 4 peut en effet être fermée plus rapidement que les portes 2 et 3 dont les dimensions supérieures nécessitent des moyens d'actionnement plus conséquents, et souvent plus lents. Evidemment, toutes les portes 2 à 4 doivent aussi être réfléchissantes pour le rayonnement électromagnétique qui est utilisé pour le contrôle, et équipées de joints périphériques appropriés pour assurer une continuité de conduction électrique entre ces portes et les parois fixes de l'enceinte 1 . For this, the chamber 1 has side walls, a ceiling and a floor which are electrically conductive, so as to reflect electromagnetic radiation inside the chamber 1. In addition, these surfaces of the enclosure 1 are adapted to be as impermeable as possible with respect to radiation leakage from the inside of the enclosure 1 to the outside. Similarly, the enclosure 1 prevents as much as possible external electromagnetic radiation that has wavelengths in the interval used spectral can not penetrate the enclosure. The skilled person knows how to make such Faraday cages, by using continuous metallic or metallized surfaces which are electrically joined together, or metal trellises with sufficiently fine mesh. In particular, the floor may contain a wire mesh which is embedded in a cement screed. The enclosure 1 is therefore characterized by its screen function against the transmission of electromagnetic radiation, both from the inside to the outside and from the outside to the inside, but it can have very different embodiments. varied. Figure 1a shows an enclosure 1 which constitutes a parking shed, capable of enclosing a vehicle of road transport of very large size. Advantageously this shed can be designed to facilitate the entry and exit of the vehicle to reduce the duration of the control. For this, it can have the form of a tunnel through, being equipped with an entry door 2 and an exit door 3 for the vehicle, which are located at opposite ends of the shed to reduce to a maximum the maneuvers of the vehicle. A person evacuation door 4 may also be added, to allow the driver of the vehicle to quickly exit the enclosure 1 after stopping the vehicle. The door 4 can indeed be closed more quickly than the doors 2 and 3 whose larger dimensions require more substantial actuating means, and often slower. Obviously, all the doors 2 to 4 must also be reflective for the electromagnetic radiation that is used for the control, and equipped with appropriate peripheral seals to ensure continuity of electrical conduction between these doors and the fixed walls of the enclosure 1.
La figure 1 b montre une alternative de réalisation de l'enceinte 1 , qui est adaptée pour contrôler un conteneur 100. Dans ce cas, l'enceinte 1 peut être traversée par un convoyeur à rouleaux 102, avec une station d'arrêt de chaque conteneur 100 dans une position où l'enceinte 1 peut être entièrement refermée autour du conteneur. Un module du convoyeur 102 peut être entièrement contenu dans l'enceinte 1 , si le sol de l'enceinte 1 en dessous de ce module de convoyeur est conducteur électriquement pour fermer la cage de Faraday par en dessous. Enfin, la figure 1 c montre une station de contrôle selon l'invention, qui peut être transportée et installée rapidement à l'endroit d'un chargement 100 à contrôler, tel qu'une remorque abandonnée. Dans ce cas, l'enceinte 1 peut être réalisée sous forme d'une tente souple et dépliable, en grillage ou en toile conductrice. Pour produire la fonction de cage de Faraday, le sol doit être suffisamment conducteur électriquement en dessous du chargement 100, et un tapis conducteur pourrait être déroulé ou déployé à cet effet. Eventuellement, un liquide ionique 101 , notamment une solution saline, peut être répandue sur le sol ou injectée dans le sol sous le chargement 100, pour le rendre conducteur électriquement sans déplacer le chargement 100. Une continuité d'écran électromagnétique doit encore être assurée entre la tente dépliée et le sol rendu conducteur, par exemple en appuyant le bord périphérique inférieur de la tente sur le sol. FIG. 1b shows an alternative embodiment of the enclosure 1, which is adapted to control a container 100. In this case, the enclosure 1 can be traversed by a roller conveyor 102, with a stop station of each container 100 in a position where the enclosure 1 can be completely closed around the container. A module of the conveyor 102 may be entirely contained in the enclosure 1, if the floor of the enclosure 1 below this conveyor module is electrically conductive to close the Faraday cage from below. Finally, Figure 1c shows a control station according to the invention, which can be quickly transported and installed at the location of a load 100 to control, such as an abandoned trailer. In this case, the enclosure 1 can be made in the form of a flexible and foldable tent, mesh or conductive fabric. To produce the Faraday cage function, the ground must be sufficiently electrically conductive below the load 100, and a conductive mat could be unwound or deployed for this purpose. Optionally, an ionic liquid 101, especially a saline solution, may be spread on the ground or injected into the ground under the charge 100, to make it electrically conductive without moving the charge 100. Electromagnetic screen continuity must still be ensured between the unfolded tent and the ground made conductive, for example by pressing the lower peripheral edge of the tent on the ground.
L'appareil de détection comprend en outre un système d'émission- réception radiofréquence 7 et un système d'analyse spectrale 8 (figure 2). Le système d'émission-réception radiofréquence 7 comprend lui-même une antenne d'émission 5 et une antenne de détection 6 qui sont situées à l'intérieur de l'enceinte 1 . Le système d'analyse spectrale 8 peut être combiné avec une source 10 du rayonnement radiofréquence, d'une des façons connues de l'Homme du métier, par exemple pour réaliser une détection hétérodyne du rayonnement qui est perçu par l'antenne de détection 6. Une telle combinaison peut aussi faciliter une synchronisation entre des séquences d'émission et de détection du rayonnement radiofréquence. The detection apparatus further comprises a radiofrequency transmission-reception system 7 and a spectral analysis system 8 (FIG. 2). The radiofrequency transceiver system 7 itself comprises a transmitting antenna 5 and a detection antenna 6 which are situated inside the enclosure 1. The spectral analysis system 8 can be combined with a radiofrequency radiation source 10, in one of the ways known to those skilled in the art, for example to perform a heterodyne detection of the radiation which is perceived by the detection antenna 6 Such a combination can also facilitate synchronization between transmission and detection sequences of radio frequency radiation.
Les antennes 5 et 6 peuvent éventuellement être confondues, l'Homme du métier sachant ajouter un dispositif de séparation des ondes entrantes et sortantes d'une antenne unique. Antennas 5 and 6 may possibly be confused, the skilled person being able to add a device for separating the incoming and outgoing waves of a single antenna.
Grâce à sa fonction de cage de Faraday, l'enceinte 1 réverbère à l'intérieur d'elle-même le rayonnement électromagnétique primaire qui est produit par l'antenne d'émission 5, ainsi que le rayonnement électromagnétique secondaire qui est perçu par l'antenne de réception 6. De façon générale, les dimensions intérieures de l'enceinte 1 sont au moins dix fois plus grandes que des longueurs d'onde des rayonnements primaire et secondaire. Par exemple, la dimension intérieure la plus petite de l'enceinte 1 peut être de quelques mètres, alors que le rayonnement primaire qui est utilisé peut posséder une fréquence de l'ordre de 1000 MHz, qui correspond à une longueur d'onde proche de 30 cm. La ou les fréquence (s) du rayonnement secondaire a (ont) une (des) valeur(s) qui est (sont) très proche(s) de celle du rayonnement primaire, du fait que le rayonnement secondaire soit généré par des mouvements de parties mobiles qui sont lentes par rapport au rayonnement primaire. Dans ces conditions, les rayonnements primaire et secondaire se propagent de manière analogue dans l'ensemble du volume intérieur de l'enceinte 1 . Thanks to its Faraday cage function, the chamber 1 reverberates within itself the primary electromagnetic radiation that is produced by the transmitting antenna 5, as well as the secondary electromagnetic radiation that is perceived by the In general, the internal dimensions of the chamber 1 are at least ten times larger than the wavelengths of the primary and secondary radiations. For example, the smallest inner dimension of the enclosure 1 may be a few meters, while the primary radiation that is used may have a frequency of the order of 1000 MHz, which corresponds to a wavelength close to 30 cm. The frequency (s) of the secondary radiation has (have) value (s) which is (are) very close to that of the primary radiation, because the secondary radiation is generated by moving parts that are slow relative to the primary radiation. Under these conditions, the primary and secondary radiation propagate similarly throughout the interior of the chamber 1.
L'antenne d'émission 5 peut produire le rayonnement primaire avec une puissance de 10 mW (milliwatt) par exemple. Un tel niveau de puissance permet d'obtenir une bonne sensibilité de détection, sans exposer toutefois un individu qui serait éventuellement présent à l'intérieur du chargement 100 à un niveau de champ électromagnétique supérieur aux limites autorisées. The transmitting antenna 5 can produce the primary radiation with a power of 10 mW (milliwatt) for example. Such a power level makes it possible to obtain a good detection sensitivity, without, however, exposing an individual who would possibly be present inside the charge 100 at an electromagnetic field level higher than the authorized limits.
Le chargement 100 peut contenir lui-même des volumes imperméables au rayonnement électromagnétique, tels que des récipients métalliques, ou présenter des configurations qui forment des zones protégées par rapport à la pénétration du rayonnement. Dans ces cas, le contrôle du chargement 100 par rapport à la présence de mouvements est efficace pour tout le volume du chargement à l'exception des volumes imperméables ou des zones protégées. Avantageusement, des récipients métalliques qui sont identifiés à l'intérieur du chargement 100 pourront être ouverts pendant le contrôle, afin d'exposer leur volume interne au rayonnement. Il est indiqué à ce propos que les conteneurs normalisés ont des planchers en bois, si bien que le rayonnement peut pénétrer dans le conteneur et en ressortir par sa face inférieure. The load 100 may itself contain electromagnetic radiation impermeable volumes, such as metal containers, or have configurations that form protected areas with respect to radiation penetration. In these cases, the control of the load 100 with respect to the presence of movements is effective for the entire volume of the load with the exception of the impervious volumes or protected areas. Advantageously, metal containers which are identified inside the load 100 may be opened during the inspection, in order to expose their internal volume to the radiation. It is stated in this connection that standardized containers have wooden floors, so that radiation can enter the container and emerge from its underside.
Selon une première architecture possible pour le système d'émission- réception radiofréquence, celui-ci peut être du type hétérodyne pour procurer une sensibilité de détection qui soit compatible avec la recherche de mouvements qui surviendraient dans le chargement 100. According to a first possible architecture for the radiofrequency transmission-reception system, it may be of the heterodyne type to provide a detection sensitivity that is compatible with the search for movements that would occur in the load 100.
Selon une possibilité alternative illustrée par la figure 2, le système d'émission-réception 7 comporte la source de signal radiofréquence 10 qui alimente l'antenne d'émission 5 pour produire le rayonnement primaire. Par ailleurs, une sortie de l'antenne de détection 6 est connectée au système d'analyse spectrale 8 qui comprend dans l'ordre : un premier amplificateur 1 1 , un mélangeur 12, un second amplificateur 13, un filtre analogique 14, un convertisseur analogique-numérique 15 noté CAN, un filtre numérique 16, un comparateur à seuil 17 et un dispositif d'alarme visuel (figures 1 a-1 c) ou sonore (figure 2) référencé 18. Les connexions des antennes 5 et 6 respectivement avec la source 10 et l'amplificateur 1 1 peuvent être constituées par des câbles coaxiaux de transmission radiofréquence. Le principe de fonctionnement d'une telle chaîne de détection et d'analyse est connu. Le mélangeur 12 reçoit simultanément le signal de détection amplifié sur une première entrée, et un signal de référence qui est produit par un oscillateur local noté OL et référencé 20. Pour cela, une unité de synchronisation 21 , notée SYNCHRO, contrôle à la fois la source 10 et l'oscillateur local 20 pour coordonner des séquences d'émission du rayonnement primaire et de détection du rayonnement secondaire. Le gabarit du filtre 16 et le seuil du comparateur 17 qui sont réalisés numériquement correspondent à la cible de détection. Par exemple, la cible de détection peut contenir une première condition selon laquelle la fréquence d'une des composantes qui est isolée par le filtre 16 et transmise par le comparateur 17 présente un écart de fréquence avec le rayonnement primaire supérieur à une largeur spectrale du signal d'émission de la source 10. Cette largeur spectrale peut être par exemple deAccording to an alternative possibility illustrated in FIG. 2, the transmission-reception system 7 comprises the radiofrequency signal source 10 which feeds the transmitting antenna 5 to produce the primary radiation. Furthermore, an output of the detection antenna 6 is connected to the spectral analysis system 8 which comprises in the order: a first amplifier 1 1, a mixer 12, a second amplifier 13, an analog filter 14, a converter analog-digital 15 noted CAN, a digital filter 16, a threshold comparator 17 and a visual alarm device (FIGS. 1a-1c) or audible alarm (FIG. 2) referenced 18. The connections of the antennas 5 and 6 respectively with the source 10 and the amplifier 1 1 may be constituted by coaxial cables for radiofrequency transmission. The operating principle of such a detection and analysis chain is known. The mixer 12 simultaneously receives the amplified detection signal on a first input, and a reference signal which is produced by a local oscillator denoted OL and referenced 20. For this, a synchronization unit 21, denoted SYNCHRO, controls both the source 10 and local oscillator 20 for coordinating primary radiation emission and secondary radiation detection sequences. The template of the filter 16 and the threshold of the comparator 17 which are made numerically correspond to the detection target. For example, the detection target may contain a first condition according to which the frequency of one of the components which is isolated by the filter 16 and transmitted by the comparator 17 has a frequency deviation with the primary radiation greater than a spectral width of the signal source of the source 10. This spectral width can be, for example,
0.5 Hz. Une seconde condition de la cible de détection peut être une valeur- limite supérieure pour le même écart de fréquence, par exemple une valeur- limite supérieure de 5 Hz, afin de supprimer des contributions parasites au signal qui est transmis par le système d'analyse 8. De telles contributions parasites peuvent être dues à des mouvements qui surviennent à l'intérieur de l'enceinte 1 , qui sont trop rapides pour être attribués à des parties mobiles d'êtres vivants. Elles peuvent aussi être dues à des rayonnements électromagnétiques parasites qui proviennent d'appareils externes à l'enceinte0.5 Hz. A second condition of the detection target may be an upper limit value for the same frequency deviation, for example an upper limit value of 5 Hz, in order to suppress parasitic contributions to the signal that is transmitted by the system. 8. Such parasitic contributions can be due to movements occurring inside the enclosure 1, which are too fast to be attributed to moving parts of living beings. They can also be due to parasitic electromagnetic radiation coming from external devices to the enclosure
1 , pour lesquelles l'écrantage par la cage de Faraday n'est pas complètement efficace. Enfin, des mouvements parasites peuvent aussi être détectés, qui ont des origines externes au chargement 100 mais qui sont transmis à ce chargement ou à l'enceinte 1 , par exemple sous forme de résonances ou de vibrations mécaniques. Tel peut être le cas pour des gouttes de pluie qui tombent sur le toit de l'enceinte 1 , des rafales de vent qui la font vibrer, des courants d'air qui s'infiltrent à l'intérieur de l'enceinte 1 par des interstices de celle-ci ou des vibrations qui sont transmises par le sol. Toutefois, pour réduire les composantes parasites détectées qui seraient dues à de telles sources externes, l'enceinte 1 peut être pourvue d'un double-toit étanche. De même le véhicule et/ou le chargement 100 pourra (pourront) être séché(s) avant le contrôle s'il(s) vien(nen)t d'être exposé(s) à une pluie importante qui provoquerait un ruissellement à l'intérieur de l'enceinte 1 pendant le contrôle. Pour un dispositif de contrôle qui est conforme à la figure 1 b, les modules de convoyeur 102 qui sont situés à proximité de l'enceinte 1 sont de préférence arrêtés pendant le contrôle, pour éviter aussi les vibrations que ces modules peuvent générer et qui peuvent être transmises par le sol jusqu'à l'intérieur de l'enceinte 1 . 1, for which the screening by the Faraday cage is not completely effective. Finally, parasitic movements can also be detected, which have origins external to the loading 100 but which are transmitted to charging or to the enclosure 1, for example in the form of resonances or mechanical vibrations. This may be the case for drops of rain falling on the roof of the enclosure 1, gusts of wind that make it vibrate, air currents that seep inside the enclosure 1 by interstices thereof or vibrations that are transmitted by the ground. However, to reduce the detected parasitic components that would be due to such external sources, the enclosure 1 may be provided with a waterproof double-roof. Similarly, the vehicle and / or the load 100 may be dried prior to the check if they have been exposed to a heavy rain that would cause runoff to occur. inside the enclosure 1 during the check. For a control device which is in accordance with FIG. 1b, the conveyor modules 102 which are located near the enclosure 1 are preferably stopped during the control, to also avoid the vibrations that these modules can generate and which may be transmitted through the ground to the inside of the enclosure 1.
Pour posséder une stabilité en fréquence suffisante, l'oscillateur local 20 peut être sélectionné afin de détecter des mouvements même lents qui surviendraient à l'intérieur du chargement 100. To possess sufficient frequency stability, the local oscillator 20 can be selected to detect even slow movements that would occur within the load 100.
Dans une configuration alternative, le filtre 16 peut être remplacé par une batterie de filtres parallèles pour effectuer une analyse spectrale, qui peut notamment être réalisée par transformation de Fourier rapide, connue sous l'acronyme FFT pour Fast Fourier Transform en anglais, de manière à mieux différencier les effets produits par les mouvements d'un corps et les effets des parasites. La figure 3 montre schématiquement un résultat d'analyse spectrale du rayonnement secondaire qui peut alors être obtenu par le système 8. L'identification de composantes spectrales dans le rayonnement secondaire peut être limitée à un intervalle qui s'étend par exemple jusqu'à 5 Hz de part et d'autre du rayonnement primaire. Ce rayonnement primaire est pris comme origine dans le diagramme de la figure 3. L'analyseur spectral 16 est de préférence adapté pour procurer une résolution qui est inférieure ou égale à 0,5 Hz, par exemple égale à 0,1 Hz, pour la fréquence de chaque composante spectrale du rayonnement secondaire qui est identifiée. Par exemple, la résolution spectrale avec laquelle le rayonnement secondaire est analysé peut être 10 à 100 fois plus petite que la largeur de l'intervalle d'analyse spectrale autour de la fréquence du rayonnement primaire. L'analyse spectrale qui est ainsi effectuée peut permettre de ne conserver que les composantes spectrales qui dépassent le seuil noté Lin pour distinguer un signal de détection qui est significatif par rapport à un bruit de mesure ou une limite de sensibilité de détection. Des méthodes de reconnaissance des formes connues de l'Homme du métier peuvent aussi être employées pour comparer le spectre qui est obtenu par l'analyseur 16 à des spectres relevés dans une phase préalable d'apprentissage, de façon à réduire les fausses alarmes et/ou préciser des caractéristiques de l'être vivant détecté. In an alternative configuration, the filter 16 may be replaced by a battery of parallel filters to perform a spectral analysis, which may in particular be performed by Fast Fourier Transform, known by the acronym FFT for Fast Fourier Transform in English, so as to better to differentiate the effects produced by the movements of a body and the effects of parasites. FIG. 3 schematically shows a spectral analysis result of the secondary radiation which can then be obtained by the system 8. The identification of spectral components in the secondary radiation can be limited to an interval which extends for example to 5 Hz on both sides of the primary radiation. This primary radiation is taken as origin in the diagram of FIG. 3. The spectral analyzer 16 is preferably adapted to provide a resolution which is less than or equal to 0.5 Hz, for example equal to 0.1 Hz, for frequency of each spectral component of the secondary radiation that is identified. For example, the spectral resolution with which the secondary radiation is analyzed can be 10 to 100 times smaller than the width of the spectral analysis interval around the frequency of the primary radiation. The spectral analysis which is thus carried out can make it possible to retain only the spectral components which exceed the threshold denoted Lin for distinguishing a detection signal which is significant with respect to a measurement noise or a limit of sensitivity of detection. Pattern recognition methods known to those skilled in the art can also be used to compare the spectrum that is obtained by the analyzer 16 to spectra recorded in a prior learning phase, so as to reduce false alarms and / or or specify characteristics of the detected living being.
De préférence, pour réduire d'éventuelles zones d'ombre dans le chargement et augmenter la sensibilité de la détection de mouvement, le rayonnement primaire qui est généré par la source 10 peut comporter plusieurs sous-porteuses qui ont des fréquences respectives différentes, par exemple quatre sous-porteuses de fréquence fi à f4. A titre d'illustration, la fréquence fi peut être de l'ordre de 1000 MHz, et les fréquences h à f4 sont obtenues à partir de la fréquence fi en appliquant des incréments successifs de 25 MHz. Selon une première séquence d'émission-détection possible, et illustrée par la figure 4a, les quatre sous-porteuses du rayonnement primaire peuvent être produites continûment et simultanément pendant une durée qui peut être de l'ordre de 10 s (seconde), par exemple. La détection du rayonnement secondaire peut alors aussi être réalisée continûment pendant cette durée par quatre chaînes identiques à celle décrite précédemment, et adaptées chacune à l'une des quatre fréquences. Selon une seconde séquence d'émission-détection qui est équivalente mais plus économique à réaliser, et illustrée par la figure 4b, les différentes sous-porteuses du rayonnement primaire peuvent être produites successivement par un multiplexage temporel, dans des intervalles de temps séparés de durée AtS0Urce- Chacune des sous-porteuses est reconstituée par démultiplexage en sortie du convertisseur d'une chaîne de réception unique que l'on active de préférence avec une durée de latence après chaque début d'émission du rayonnement primaire avec une nouvelle fréquence, afin qu'une rémanence du rayonnement ou un régime transitoire dû à la réverbération par l'enceinte 1 ait disparu. Ainsi, la durée de réception Atdetection pour chaque sous- porteuse de rayonnement primaire dans la séquence de la figure 4b est plus courte que la durée AtS0Urce- Par exemple, AtS0Urce et Atdetection peuvent être respectivement égales à 100 s (microseconde) et 80 s, avec la succession des valeurs de fréquence du rayonnement primaire qui est répétée périodiquement. Preferably, to reduce possible shadow areas in the charge and increase the sensitivity of the motion detection, the primary radiation that is generated by the source 10 may comprise several subcarriers that have different respective frequencies, for example four subcarriers of frequency fi to f 4 . By way of illustration, the frequency f 1 can be of the order of 1000 MHz, and the frequencies h to f 4 are obtained from the frequency f by applying successive increments of 25 MHz. According to a first possible transmission-detection sequence, and illustrated in FIG. 4a, the four sub-carriers of the primary radiation can be produced continuously and simultaneously for a duration which can be of the order of 10 s (second), by example. Detection of the secondary radiation can then also be carried out continuously during this time by four identical channels to that described above, and each adapted to one of the four frequencies. According to a second transmission-detection sequence which is equivalent but more economical to produce, and illustrated in FIG. 4b, the different subcarriers of the primary radiation can be produced successively by time multiplexing, in separate time intervals of time. At least one of the subcarriers is reconstituted by demultiplexing at the output of the converter a single reception channel which is preferably activated with a latency time after each start of transmission of the primary radiation with a new frequency. so that a radiation remanence or a transient regime due to the reverberation by the enclosure 1 has disappeared. Thus, the detection of At reception time for each sub-carrier of the primary radiation in the sequence of Figure 4b is shorter than the duration At S0U rce- For example, At and At S0U rce of detection may be respectively equal to 100 s (microsecond) and 80 s, with the succession of frequency values of primary radiation that is repeated periodically.
L'énergie en sortie du filtre numérique 16 peut être cumulée pour les différentes sous-porteuses avant transmission au comparateur 17, mais on peut aussi, de façon à réduire encore la sensibilité au bruit selon la méthode connue sous la désignation de "p parmi n", comparer d'abord l'énergie en sortie du filtre 16 à un seuil pour chacune des sous-porteuses puis décider d'une détection si p au moins des n sous-porteuses ont conduit au dépassement de seuil, p et n étant des nombres entiers naturels non nuls. The output energy of the digital filter 16 can be cumulated for the different subcarriers before transmission to the comparator 17, but it is also possible to further reduce the sensitivity to noise according to the method known under the designation "p among n ", first compare the energy output of the filter 16 to a threshold for each of the subcarriers and then decide on a detection if p at least n subcarriers have led to exceeding the threshold, p and n being non-zero natural whole numbers.
Ainsi, l'appareil de détection qui constitue la station de contrôle de chargement, présente des caractéristiques de stabilité d'émission et de sensibilité de détection qui permettent d'identifier des contributions au rayonnement secondaire dues à un être vivant qui serait caché à l'intérieur du chargement 100. Cet être vivant, humain ou animal, est détecté par les mouvements volontaires, de réflexes ou vitaux qu'il produit, tels que son battement cardiaque, sa respiration, ou des réflexes de maintien de position corporelle. Ces mouvements produisent à partir du rayonnement primaire qui est émis dans l'enceinte 1 , une ou plusieurs composante(s) spectrale(s) de rayonnement secondaire qui est (sont) détectée(s). Le ou les mécanisme(s) physique(s) par le(s)quel(s) les composantes de rayonnement secondaire sont produites importe(nt) peu quant à leur nature physique exacte. Toutefois, l'effet Doppler a été identifié par les inventeurs comme l'un des mécanismes physiques prépondérants, tout en étant de très faible amplitude. A cause de cette amplitude très faible, il est préférable que toute cause de mouvements qui serait déjà connue soit supprimée. Notamment, dans le cas de la station de contrôle de la figure 1 a, le moteur et la climatisation du véhicule sont coupés et le conducteur est sorti de l'enceinte 1 par la porte 4 en refermant cette dernière. Toutefois, certaines sources de composantes parasites qui sont présentes dans le rayonnement secondaire ne peuvent pas être éteintes. Dans ce cas, ces composantes parasites peuvent être caractérisées lors d'une étape d'apprentissage du système d'analyse 8, puis écartées lorsque le chargement 100 est contrôlé. Par exemple, une séquence de détection de mouvements peut être réalisée lorsque l'enceinte 1 est vide, c'est-à-dire sans le chargement 100. Le procédé de détection et d'analyse qui vient d'être décrit caractérise alors des contributions parasites au rayonnement secondaire, quelle que soit l'origine mécanique ou électromagnétique de ces contributions. Lorsque le procédé de détection et d'analyse est ensuite répété avec le chargement 100 introduit dans l'enceinte 1 , les contributions parasites qui ont été précédemment identifiées avec l'enceinte 1 vide peuvent être éliminées de l'analyse du signal de détection. Les composantes de rayonnement secondaire qui sont indiquées en traits interrompus sur la figure 3 et référencée PP, pour pic parasite, et qui peuvent être produites par exemple par un mode vibratoire mécanique de l'enceinte à 4 Hz, sont une telle contribution d'origine externe au chargement 100, et sont éliminées par l'analyse spectrale du contrôle du chargement 100. Thus, the detection apparatus which constitutes the loading control station has characteristics of emission stability and detection sensitivity which make it possible to identify contributions to secondary radiation due to a living being that would be hidden at the same time. 100. This living being, whether human or animal, is detected by the voluntary, reflex or vital movements it produces, such as its heartbeat, breathing, or reflexes to maintain body position. These movements produce from the primary radiation that is emitted in the chamber 1, one or more spectral component (s) of secondary radiation which is (are) detected (s). The physical mechanism (s) by which the secondary radiation components are produced is of little importance as to their exact physical nature. However, the Doppler effect has been identified by the inventors as one of the preponderant physical mechanisms, while being of very low amplitude. Because of this very small amplitude, it is preferable that any cause of motion that is already known be removed. In particular, in the case of the control station of Figure 1a, the engine and the air conditioning of the vehicle are cut and the driver is out of the chamber 1 by the door 4 by closing the latter. However, some sources of parasitic components that are present in the secondary radiation can not be extinguished. In this case, these parasitic components can be characterized during a learning step of the analysis system 8, and then discarded when the load 100 is controlled. For example, a motion detection sequence can be performed when the enclosure 1 is empty, that is to say without the load 100. The detection and analysis method which has just been described then characterizes contributions secondary radiation, regardless of the mechanical or electromagnetic origin of these contributions. When the detection and analysis method is then repeated with the charge 100 introduced into the chamber 1, the parasitic contributions which have previously been identified with the empty chamber 1 can be eliminated from the analysis of the detection signal. The secondary radiation components which are indicated in broken lines in FIG. 3 and referenced PP, for parasitic peak, and which can be produced for example by a mechanical vibratory mode of the 4 Hz enclosure, are such an original contribution. external to the loading 100, and are eliminated by the spectral analysis of the load control 100.
Evidemment, l'appareil de détection de l'invention peut être utilisé de la même façon pour rechercher la présence de tout mouvement qui surviendrait à l'intérieur du chargement 100, quelle que soit son origine et notamment même si ce mouvement est provoqué par un appareil au lieu d'un être vivant. Obviously, the detection apparatus of the invention can be used in the same way to search for the presence of any movement that would occur inside the load 100, whatever its origin and especially even if this movement is caused by a device instead of a living being.
A la fin du contrôle, le conducteur du véhicule qui transporte le chargement 100 (figure 1 a) peut pénétrer à nouveau dans l'enceinte 1 par la porte 4. Les deux portes 2 et 3 sont ouvertes simultanément, pour que le véhicule du chargement 100 qui vient d'être contrôlé ressorte en même temps que le véhicule du chargement suivant à contrôler pénètre dans l'enceinte 1 . At the end of the check, the driver of the vehicle carrying the load 100 (FIG. 1 a) can enter the enclosure 1 again through the door 4. The two doors 2 and 3 are simultaneously open, so that the vehicle of the loading 100 which has just been checked out at the same time as the vehicle of the next load to be checked enters the enclosure 1.
Enfin, les avantages les plus significatifs d'un appareil de détection qui est conforme à l'invention sont rappelés maintenant : - l'appareil permet de rechercher et détecter un mouvement qui se produit dans un chargement, sans qu'un opérateur ne pénètre dans le chargement. Un effectif d'opérateurs pour le contrôle du chargement peut alors être réduit, et aucun opérateur n'est exposé aux risques qui sont liés à la pénétration dans un chargement inconnu ou à sa fouille manuelle ; Finally, the most significant advantages of a detection apparatus that is in accordance with the invention are now recalled: the device makes it possible to search for and detect a movement that occurs in a load, without an operator entering the loading. A number of operators for cargo control can then be reduced, and no operator is exposed to the risks associated with entering an unknown load or its manual search;
- aucun opérateur n'est astreint à une analyse d'image qui nécessite un repos fréquent pour remédier au risque d'une baisse d'attention ; - no operator is required to image analysis that requires frequent rest to address the risk of a decline in attention;
- la durée de contrôle d'un chargement est courte, et le résultat du contrôle est disponible immédiatement. Des contrôles peuvent ainsi être enchaînés les uns à la suite des autres lorsque des chargements en attente sont introduits successivement à l'intérieur de l'enceinte ; - la cage de Faraday qui est mise en œuvre réduit des composantes parasites qui sont éventuellement présentes dans le signal de détection ; - The control time of a load is short, and the result of the check is available immediately. Controls can thus be chained one after the other when pending loads are introduced successively inside the enclosure; the Faraday cage that is implemented reduces parasitic components that may be present in the detection signal;
- il n'est pas nécessaire de décharger le chargement d'un véhicule ou d'une remorque de transport, ou encore d'un convoyeur, pour mettre en œuvre le procédé de détection de l'invention ; et - It is not necessary to unload the load of a vehicle or a transport trailer, or a conveyor, to implement the detection method of the invention; and
- un opérateur du contrôle n'est pas exposé au rayonnement utilisé, puisque ce rayonnement reste confiné à l'intérieur de la cage de Faraday, et l'opérateur reste à l'extérieur de celle-ci. - a control operator is not exposed to the radiation used, since this radiation remains confined inside the Faraday cage, and the operator remains outside of it.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1 . Appareil de détection par onde électromagnétique, de mouvement d'un corps masqué à la vue dans un chargement (100) au moins partiellement transparent aux ondes électromagnétiques, ledit appareil comprenant : - un dispositif d'enceinte (1 ) adapté pour contenir le chargement et pour former une cage de Faraday autour dudit chargement ; 1. Apparatus for detecting by electromagnetic wave, movement of a body masked in view in a load (100) at least partially transparent to electromagnetic waves, said apparatus comprising: - an enclosure device (1) adapted to contain the charge and to form a Faraday cage around said load;
- un système d'émission-réception radiofréquence (7) adapté pour produire un rayonnement électromagnétique primaire à l'intérieur de la cage de Faraday et du chargement, et pour détecter au moins un rayonnement électromagnétique secondaire généré à partir du rayonnement primaire par un mouvement survenant dans le chargement ; et a radiofrequency transmission-reception system (7) adapted to produce primary electromagnetic radiation inside the Faraday cage and the charging, and for detecting at least one secondary electromagnetic radiation generated from the primary radiation by a motion occurring in the shipment; and
- un système d'analyse spectrale (8), connecté en entrée à une sortie de détection du système d'émission-réception, et adapté pour produire un signal d'alarme lorsque le rayonnement secondaire présente des caractéristiques spectrales qui sont comprises dans une cible de détection mémorisée, dans lequel au moins une fréquence du rayonnement primaire est adaptée pour que la cage de Faraday et le chargement possèdent des dimensions aptes à réverbérer les dits rayonnements primaire et secondaire, le système d'analyse spectrale est adapté pour analyser le rayonnement secondaire dans deux intervalles spectraux situés chacun entre 0,1 Hz et 100 Hz à partir de la fréquence du rayonnement primaire, de chaque côté de ladite fréquence du rayonnement primaire ; et la cible de détection correspond à des mouvements générés par des parties mobiles d'un corps. a spectral analysis system (8), input connected to a detection output of the transmission-reception system, and adapted to produce an alarm signal when the secondary radiation has spectral characteristics which are included in a target in which at least one frequency of the primary radiation is adapted so that the Faraday cage and the load have dimensions capable of reverberating said primary and secondary radiations, the spectral analysis system is adapted to analyze the secondary radiation in two spectral intervals each between 0.1 Hz and 100 Hz from the primary radiation frequency, on each side of said primary radiation frequency; and the detection target corresponds to movements generated by moving parts of a body.
2. Appareil de détection selon la revendication 1 , dans lequel le rayonnement primaire possède une fréquence comprise entre 100 MHz et 100 GHz. 2. Detection apparatus according to claim 1, wherein the primary radiation has a frequency between 100 MHz and 100 GHz.
3. Appareil de détection selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le système d'émission-réception radiofréquence (7) est de type hétérodyne. 3. Detection apparatus according to claim 1 or 2, wherein the radiofrequency transmission-reception system (7) is heterodyne type.
4. Appareil de détection selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la cible de détection correspond à des mouvements proprioceptifs, respiratoires ou cardiaques d'un être vivant constituant ledit corps. 4. Detection apparatus according to any one of the preceding claims, wherein the detection target corresponds to proprioceptive, respiratory or cardiac movements of a living being constituting said body.
5. Appareil de détection selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le rayonnement primaire possède plusieurs composantes avec des fréquences respectives différentes. 5. Detection apparatus according to any one of the preceding claims, wherein the primary radiation has several components with different respective frequencies.
6. Appareil de détection selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système d'émission-réception radiofréquence (7) est adapté pour varier ladite au moins une fréquence du rayonnement primaire selon une séquence de valeurs déterminées, avec un délai de latence de réception entre deux valeurs de fréquence commandées successivement. 6. Detection apparatus according to any one of the preceding claims, wherein the radiofrequency transmission-reception system (7) is adapted to vary said at least one frequency of the primary radiation according to a sequence of determined values, with a delay of reception latency between two frequency values controlled successively.
7. Appareil de détection selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif d'enceinte (1 ) comprend au moins une porte (2-4) participant à la cage de Faraday lorsque la porte est fermée. 7. Detection apparatus according to any one of the preceding claims, wherein the enclosure device (1) comprises at least one door (2-4) participating in the Faraday cage when the door is closed.
8. Appareil de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le dispositif d'enceinte (1 ) comprend une enceinte close de stationnement pour véhicule, avec au moins une porte d'entrée pour ledit véhicule, des parois, un plafond et un sol tous conducteurs électriquement. 8. Detection apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the enclosure device (1) comprises a closed vehicle parking enclosure, with at least one entrance door for said vehicle, walls, electrically conductive ceiling and floor.
9. Appareil de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le dispositif d'enceinte (1 ) comprend une tente à surfaces conductrices électriquement, ladite tente étant ouverte dans une section inférieure, et adaptée pour être amenée par le dessus du chargement et posée autour dudit chargement sur une portion de sol (101 ) conductrice électriquement. 9. Detection apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the enclosure device (1) comprises a tent electrically conductive surfaces, said tent being open in a lower section, and adapted to be brought by the above the load and placed around said load on a portion of soil (101) electrically conductive.
10. Appareil de détection selon la revendication 9, dans lequel la tente est adaptée pour être déployée à partir d'une configuration pliée, puis repliée après utilisation. The detection apparatus of claim 9, wherein the tent is adapted to be deployed from a folded configuration, and then folded back after use.
1 1 . Appareil de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant en outre un système de convoyeur (102) adapté pour introduire le chargement (100) dans le dispositif d'enceinte (1 ). 1 1. Detection apparatus according to any one of claims 1 to 7, further comprising a conveyor system (102) adapted to introduce the load (100) into the enclosure device (1).
12. Procédé de détection par onde électromagnétique, de mouvement d'un corps masqué à la vue dans un chargement (100) au moins partiellement transparent aux ondes électromagnétiques, comprenant les étapes suivantes : IM déterminer une cible de détection pour des caractéristiques spectrales, correspondant à des mouvements générés par des parties mobiles d'un corps ; 12. A method for detecting by electromagnetic wave, movement of a masked body in a view (100) at least partially transparent to electromagnetic waves, comprising the steps of: IM determining a detection target for spectral characteristics, corresponding to movements generated by moving parts of a body;
121 former une cage de Faraday autour du chargement ; 121 form a Faraday cage around the load;
13/ à l'intérieur de la cage de Faraday, produire un rayonnement électromagnétique primaire ayant au moins une fréquence adaptée pour que le rayonnement soit réverbéré à l'intérieur de la cage de Faraday et du chargement, et activer un système de détection de rayonnement électromagnétique secondaire dans deux intervalles spectraux situés chacun entre 0,1 Hz et 100 Hz à partir de la fréquence du rayonnement primaire, de chaque côté de ladite fréquence du rayonnement primaire; 13 / within the Faraday cage, producing primary electromagnetic radiation having at least one frequency adapted for the radiation to reverberate within the Faraday cage and the charging, and activate a radiation detection system secondary electromagnetic radiation in two spectral ranges each between 0.1 Hz and 100 Hz from the primary radiation frequency, on each side of said primary radiation frequency;
141 analyser spectralement le rayonnement secondaire détecté, pour obtenir les caractéristiques spectrales dudit rayonnement secondaire ; et 151 produire un signal d'alarme lorsque les caractéristiques spectrales du rayonnement secondaire sont comprises dans la cible de détection. Spectrally analyzing the detected secondary radiation to obtain the spectral characteristics of said secondary radiation; and generating an alarm signal when the spectral characteristics of the secondary radiation are included in the detection target.
13. Procédé de détection selon la revendication 12, mis en œuvre en utilisant un appareil de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 1 . 13. The detection method according to claim 12, implemented using a detection apparatus according to any one of claims 1 to 1 1.
14. Procédé de détection selon la revendication 12 ou 13, suivant lequel le corps appartient à un être vivant situé à l'intérieur du chargement (100). 14. The detection method according to claim 12 or 13, wherein the body belongs to a living being located inside the load (100).
15. Procédé de détection selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, comprenant en outre une étape supplémentaire d'apprentissage pour éviter des fausses-alarmes provoquées par des mouvements parasites qui sont externes au corps et qui produisent des caractéristiques spectrales pour le rayonnement secondaire comprises dans la cible de détection, ou pour éviter des fausses-alarmes provoquées par des mouvements sans intérêt par rapport à un objectif de recherche prédéfini pour le corps. The detection method according to any one of claims 12 to 14, further comprising an additional learning step to avoid false alarms caused by parasitic movements which are external to the body and which produce spectral characteristics for the radiation secondary to the detection target, or to avoid false alarms caused by movements of no interest compared to a predefined search objective for the body.
16. Procédé selon la revendication 13, suivant lequel l'appareil de détection est conforme à la revendication 9 et un liquide conducteur électriquement (101 ) est répandu préalablement sur la portion de sol ou injecté dans ladite portion de sol. The method of claim 13, wherein the sensing apparatus is in accordance with claim 9 and an electrically conductive liquid (101) is previously spread over the ground portion or injected into said ground portion.
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